【精品报告】江苏电力设计院-基于交直流配电的综合能源规划设计探索和案例分享

江苏院综合能源工程公司业务板块
主要业务板块
专项规划 配电自动化 居配、业扩 电动汽车 网信业务
智慧能源系统 储能电站
微电网 主动配电网 增量配电网
交直流配 电网
泛在电力 物联网
工程总承 包
国际业务
业务区域
江苏 冀北 新疆 西藏 内蒙古 重庆 辽宁 孟加拉
1 背景 2 交直流混合配电网规划设计要点 3 综合能源规划设计要点 4 案例分享
高压交流、高压直流、中压交流、中压直流、 分布式电源等
“手拉手”结构中负荷由交直流共同供电结构
±100kV（±50kV）/ ±35kV/±10kV/1.5kV（0.75kV）。
AC DC
直流保护区
DC AC
交流保护区
交流 负荷
换流器 保护区
DC DC
负荷保 分布式
直流
护区
电源
负荷
DC DC
直流 负荷
推荐值 ±100kV
±35kV
±10kV
3kV（±1.5kV） 1.5kV（±0.75kV） 750V（±375V）
220V（±110V）
备选值 ±50kV ±20kV ±6kV
240V
规划设计要点
交直流混合配电网结构
拓扑类型 背靠背拓扑
交直流混联辐射式拓扑
主要特点
适用场景
依托柔性直流设备的功率调节功能实现交流分 区的功率均衡。
交流负荷由直流电源逆变后供电；两侧换流器 分别采用定电压控制和定功率控制。
交流负荷占比不大的区域。
交直流混联环式拓扑
电源主要考虑来自上一级交流电网和各类大规 集结可再生能源发电的直流配 模可再生能源发电站；一台换流设备需采用定 电，实现多交流分区间潮流控 电压控制策略，其他换流设备采用定功率控制。制。
规划设计要点
应用场景
直流负荷的分类及 分布
直流电源的分类及 分布
直流配电技术优 势
典型场景
主要特点
直流负荷集中区配电
直流负荷较为集中，且主要 为中低压直流负荷，存在电 动汽车等多元化负荷接入。
工业园区直流配电
城市负荷中心 直流改造
中压直流负荷占比高，对电 能质量要求较高，存在分布 式电源、储能及电动汽车等 多元化负荷接入。
基于交直流配电的综合能源 规划设计探索和案例分享
2019年11月 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司
江苏院简介
中国能源建设集团规划设计集团是全球最大的设计集团，专门成立了综合能 源技术中心，由江苏院（主任单位）、西南院（副主任单位）、华北院（副 主任单位） 、广东院（副主任单位）组成。
江苏院创建于1958年，是国家甲级电力勘测设计企业，ENR/建筑时报评选 的“中国工程设计企业60强”，综合实力连续多年位于江苏省勘测设计企业 首位。
交流分区互联。
电源点取自交流主站出线，换流站及各级 DC/DC变换器采用电压源控制方式。
对供电可靠性要求不高的区域， 满足分布式电源、储能、电动 汽车等接入。
交直流混联 “手拉手”
拓扑
负荷分别由交流和 直流供电
负荷均由直流供电
交、直流负荷分别由交流电源和直流电源供电；直流负荷占比不大，且分布较 两侧换流器分别采用定电压控制和定功率控制。为分散区域。
场景分析
电源类型 电网结构 电压等级序
列
该场景中负荷相对较少，主要通过背靠背换流 器实现不同配电网分区间互联，并实现各交流 分区间潮流控制。 高压交流、中压交流 背靠背结构
±100（±50）kV/±35kV/±10kV
交流保护区
AC DC
规划设计要点
供电模式一：直流负荷集中区直流配电
主要负荷为数据中心、大型电动汽车充电站、轨道 场景分析 交通、LED照明、各类电子设备等中低压直流负荷。
另外，区域内可能配置分布式电源、储能等设施。
电源类型 中压交流、中压直流、分布式电源等
电网结构 “手拉手”结构中负荷由直流供电结构
电压等级序 ±35kV/±10kV/（3kV）/1.5kV（0.75kV）/0.4kV
储能、电 动汽车
交流保护区
交流 负荷
规划设计要点
供电模式三：城市负荷中心直流改造 供电模式四：交流配电网分区互联
场景分析
电源类型 电网结构 电压等级序
列
负荷为城市居民用电负荷，主要包括LED照 明、变频类家电、各类电子设备等低压直流 负荷。 高压交流、中压交流 辐射式拓扑结构
±35kV/±10kV/1.5kV（0.75kV）/0.4kV
线路走廊紧张，主要为低压 负荷。
集结可再生能源发电的直 地域分布较广、功率容量较
流配电
大的太阳能电站、风电场等。
交流配电网分区互联
满足不同步配电网分区间互 联要求。
规划设计要点 直流配电电压等级
输送容量匹配
电源及负荷接 入需求
各行业规范性 要求
设备制造 能力
Leabharlann Baidu
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
列
（0.24kV）
AC DC
交流保护区
DC
换流器
DC
保护区
直流 负荷
直流保护区
DC AC
DC DC
DC DC
交流
分布式 负荷保 直流
负荷
电源
护区 负荷
DC AC
DC DC
DC AC
交流保护区
交流 负荷
储能、电动 汽车
供电模式二：工业园区直流配电
场景分析
电源类型 电网结构 电压等级
序列
主要负荷有交直流变频电机、轧机、电解炉、 电子精密仪器等敏感器件设备、电弧炉、大型 空调换风系统、电梯等中压直流负荷，中压直 流负荷占总的比例大40%以上。同时，存在新 能源的接入。
负荷增加1亿千瓦 1亿千瓦
2亿千瓦
2018年
2035年
1 背景 2 交直流混合配电网规划设计要点 3 综合能源规划设计要点 4 案例分享
规划设计要点
交直流配电系统依托于现有交流配电网，通过 换流器、直流变换器等电力电子设备构建直流 配电网，同时实现与交流系统的电力交互。
交直流配电系统的特点
提高输送容量并实现灵活可控 满足分布式能源和多样性负荷灵活接入 缩短配电网故障处理时间，实现高可靠供电 满足敏感负荷的高质量供电需求
能源变革转型势在必行
人类对化石能 源短缺和枯竭 的预期
全球气候变化 的现实威胁
以电为中心、以智能（配）电网为平台的智慧能源系统
配电网发展
江苏发展前景
首先形成微网多能“供-需-储” 自平衡体，自平衡体通过“能源就近 利用”实现分散化自我平衡；然后， 广域范围内自平衡体在信息和经济激 励引导下，自主决策扩展与其他能源 主体或自平衡体实现物理网络互联， 形成微能源网群，是能源系统演化发 展的愿景。也是解决远景江苏负荷翻 倍增长的主要途径。